第2课时 杂化轨道理论 ［核心素养发展目标］ 1.通过对杂化轨道理论的学习，能从微观角度理解中心原子的杂化轨道类型对分子空间结构的影响。2.掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法，建立分子空间结构分析的思维模型。 一、杂化轨道及其类型 1.用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正面体的4个顶角，夹角为109°28'，称为sp3杂化轨道。当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠，形成4个C—H σ键，因此呈现正四面体形的空间结构。 2.杂化轨道的形成及特点 3.杂化轨道的类型 (1)sp3杂化轨道 sp3杂化轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化而成的，sp3杂化轨道间的夹角为109°28'，空间结构为正四面体形(如图所示)。 (2)sp2杂化轨道 sp2杂化轨道是由1个s轨道和2个p轨道杂化而成的。sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形(如图所示)。 (3)sp杂化轨道 sp杂化轨道是由1个s轨道和1个p轨道杂化而成的。sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形(如图所示)。 1.正误判断 (1)发生轨道杂化的原子一定是中心原子 ( ) (2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的 ( ) (3)只有能量相近的轨道才能杂化 ( ) (4)杂化轨道能量更集中，有利于牢固成键 ( ) (5)杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，未参与杂化的p轨道可用于形成π键 ( ) (6)2s轨道和3p轨道能形成sp2杂化轨道 ( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)× 2.下列分子的中心原子杂化轨道类型相同的是 ( ) A.CO2与SO2 B.CH4与NH3 C.BeCl2与BF3 D.C2H2与C2H4 答案 B 解析 CO2的C原子为sp杂化，SO2的S原子为sp2杂化，A项错误；CH4和NH3的中心原子均为sp3杂化，B项正确；BeCl2的Be原子为sp杂化，BF3的B原子为sp2杂化，C项错误；C2H2的C原子为sp杂化，C2H4的C原子为sp2杂化，D项错误。 3.下列分子或离子的中心原子为sp3杂化，且杂化轨道容纳了1个孤电子对的是 ( ) A.CH4、NH3 B.BBr3、S C.SO2、BeCl2 D.PCl3、H3O+ 答案 D 解析 CH4中碳原子为sp3杂化但不含孤电子对，故A错误；BBr3中B原子为sp2杂化且不含孤电子对，故B错误；SO2中S原子为sp2杂化，含有1个孤电子对，BeCl2中Be原子为sp杂化且不含孤电子对，故C错误。 4.下列分子中的中心原子的杂化方式为sp杂化，分子的空间结构为直线形且分子中没有形成π键的是 ( ) A.CH≡CH B.CO2 C.BeCl2 D.BF3 答案 C 解析 CH≡CH中含有三键，有π键，故不选A；CO2的结构式为O==C==O，分子中含有碳氧双键，含有π键，故不选B；BeCl2分子中，Be原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价层电子对数是2，中心原子以sp杂化轨道成键，分子中不含π键，故选C；BF3中B原子含有3个共价单键，所以价层电子对数是3，中心原子以sp2杂化轨道成键，故不选D。 以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化轨道类型 (1)没有形成π键，采取sp3杂化，如CH4、CCl4等。 (2)形成一个π键，采取sp2杂化，如CH2==CH2等。 (3)形成两个π键，采取sp杂化，如CH≡CH、CO2等。 二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系 1.杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。 (1)没有孤电子对：能量相同的杂化轨道彼此远离→形成的分子为对称结构。 (2)有孤电子对：孤电子对占据一定空间且对成键电子对产生排斥→形成的分子的空间结构发生变化。 2.杂化轨道与分子的空间结构的关系 (1)杂化轨道全部用于形成σ键 杂化类型 sp sp2 sp3 轨道组成 一个ns和一个np 一个ns和两个np 一个ns和三个np 轨道夹 ... ...
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